Devices and Technologies

Halbleiterprozesse brauchen Stabilität und Know-how

Die Weiterentwicklung in der Mikroelektronik läuft weiterhin ungebrochen. Ziel ist die Erhöhung der Funktionalität. Neben den hochvolumigen Produkten (Speicher, Mikroprozessoren) werden mehr und mehr anwendungsspezifische Systeme bereitgestellt, die aber dennoch einen großen Markt abdecken. Natürlich ist die Kostenreduktion dabei ein bedeutendes Thema.

Ein Weg dazu ist die Verkleinerung der Strukturen. Wegen des hohen Invests und hoher Einstiegskosten ist dies nur bei sehr großen Volumina effizient. Europäische insbesondere mittelgroße HL-Firmen gehen einen anderen Weg: moderate Skalierung unter Integration von Bauelementen zur Verbreiterung der Anwendungsbasis. Dies sind nichtflüchtige Speicher, spannungsfeste Transistoren, Leistungsbauelemente, Widerstände und Kondensatoren für analoge Schaltungen. CMOS-Prozesse werden entwickelt für die Leistungselektronik, für raue Umgebung, hohe Temperaturen, Integration von Sensorelementen (optische mechanische Bio, physikalische chemische). Kompakte Single-Chip-Mikrosysteme entstehen für den Einsatz in  Medizin, Industrie, Automobil bis hin zu Consumer-Anwendungen.

Ideale Voraussetzung im Fraunhofer IMS:
Hauseigene CMOS-Linie auf 200 mm-Scheiben, professionell betrieben, anerkannte automobile Qualität, robuster 0,35 µm  CMOS-Prozess. Gesamtprozesse werden im IMS entwickelt, aber auch Prozessmodule, Bauelemente, Sensoren direkt in den CMOS hinein, z. B. in einen Prozess für CMOS-Bildaufnehmer, oder für integrierte Drucksensoren.

Die Integration neuer Materialien, oder mikromechanischer Strukturen ist so ohne weiteres aber nicht möglich, da eine CMOS-Linie sich hier immer Beschränkungen auferlegen muss, um die hohe Qualität zu halten. Daher hat sich das IMS zusätzlich eine eigene Linie für das Post-Processing aufgebaut, die zurzeitnoch erheblich erweitert wird. CMOS-Scheiben dienen als »intelligentes« Substrat. Sie enthalten Ansteuer- und Ausleseschaltungen, Signalverarbeitung und -konvertierung und Schnittstellen nach außen bis hin zur drahtlosen Energie- und Datenübertragung. Auf diese Scheiben, diese »Substrate« werden nun Schichten und Strukturen abgeschieden und damit neue Bauelemente erzeugt. Ziel der Entwicklung sind kompakte »intelligente« Mikrosysteme.

Angebot und Leistungen

Als kompetenter Partner im Bereich der Mikroelektronik und der CMOS Technlogie bietet das Fraunhofer IMS folgende Leistungen im Bereich der Prozessentwicklung:

 

CMOS       

  •     Entwicklung und Transfer von Prozessmodulen für CMOS
        z. B. nichtflüchtige Speicher, analoge Komponenten, spannungsfeste Bauelemente
  •     Gesamtprozesse für die Prozessierung robuster Schaltungen
  •     z. B. in automobilen Anwendungen, bei hoher Temperatur (250 °C)
  •     Sensormodule in IMS-eigene oder Kundenprozesse, z. B. für optische Detektoren
  •     Fertigung von Prototypen in kleinen Serien
  •     in den kundenspezifische Prozessen in den CMOS- und MST-Linien
 
MST-Prozessschritte
Abscheidung und Strukturierung von Schichten auf CMOS-Scheiben, z.B. amorphes Si/Ge, DLC, atomic layer deposition  von Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , PVD von Metallen, Galvanik von Cu, Sn, Ni, Au
  •     Lithographie mit präziser Justage von Vorder- und Rückseite der Scheibe < 200 nm
  •     Farbfilter und Mikrolinsen für optische Bauelemente
  •     Si-Tiefenätzen
  •     Wafer-to-Wafer  und Chip-to-Wafer-Bonden
 

MEMS auf CMOS

  •     Mikrobolometer - Arrays für LWIR
  •     Drucksensoren in Oberflächen-Mikromechanik
  •     optische Sonderbauelemente
  •     Biosensorelemente